KR19990036189A - 스트립라인 필터를 구비한 수신기 및 스트립라인 필터 - Google Patents

스트립라인 필터를 구비한 수신기 및 스트립라인 필터 Download PDF

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Abstract

스트립라인 필터(40)에서 스트립라인 공진기(42)와 스트립라인 공진기(44)는 서로 결합되어 있다. 결합의 타입(유도성, 용량성 또는 이들의 합성)에 영향을 미칠 수 있도록 하기 위하여 상기 스트립라인 공진기(40, 42) 사이의 거리는 상기 스트립라인 공진기(40, 42)의 길이를 따라서 변한다. 만약 상기 스트립라인 공진기가 상기 거리가 최소값을 가지는 말단에서 단락되면, 그 결합은 실질적으로 유도성 결합이 된다. 만약 상기 스트립라인 공진기(40, 42)가 상기 거리가 최소값을 가지는 말단에서 개방되거나 용량성 부하가 걸리면, 상기 결합은 실질적으로 용량성 결합이 된다.

Description

스트립라인 필터를 구비한 수신기 및 스트립라인 필터
상기 스트립 필터는 공개된 유럽 특허 출원 제 541 397호에 공지되어 있다.
상기 필터는 특히 GSM, PCN 및 DECT용 송신기 및 수신기와 같은 고주파수 신호용 송신기 및 수신기에 사용된다.
GSM(이동 통신용 광역 시스템(Global System for Mobile Communication))은 900MHz 대역의 고주파 신호를 이용하는 디지털 셀룰러 이동 전화 시스템이다.
PCN(개인 통신 네트워크(Personal Communication Network))은 소형 휴대 전화용 디지털 셀룰러 이동 전화 시스템으로 1800MHz의 주파수를 이용한다.
DECT(디지털 유럽 무선 전화(Digital European Cordless Telephone))는 특히 무선 전화와 전용 기지국 사이의 거리가 비교적 작은 무선 전화를 위한 것이다. DECT는 약 1800MHz의 주파수에서 PCN처럼 동작한다.
현재의 필터는 특히 특정 시스템에 할당된 범위 밖의 주파수를 가지는 불필요한 신호를 억제하는데 사용된다. 만약 필터링이 없으면, 상기 수신기는 상기 범위 밖에서 송신하는 강한 송신기에 의해 쉽게 오버로드(overload)될 수 있기 때문에, 상기 억제는 필요하다.
상기 공지된 필터는 적어도 두 개의 상호 결합된 스트립라인 공진기를 이용한다. 상기 필터의 입력 및 출력은 상이한 방식으로 상기 공진기에 결합될 수도 있다. 상기 결합의 몇몇 예가 1964년 맥그로힐(Mc Graw-Hill) 출판사에 의해 간행된 G.L. Matthaei, L. Young 및 E.M.T. Jones의 "마이크로파 필터, 임피던스 매칭 네트워크 및 결합 구조" 217 내지 229 페이지에 상술되어 있다.
상기 유럽 특허 출원에 따른 스트립라인 필터에서, 상기 스트립라인 필터의 전달 함수를 변화시키는 유일한 방법은 공진기의 공진 주파수와 이들의 결합 세기를 변화시키는 것이다.
본 발명은 제 2 스트립라인 공진기에 결합되는 제 1 공진기를 구비하는 스트립라인 필터에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 스트립라인 필터를 사용하는 수신기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스트립라인 필터를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 따른 필터의 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 스트립라인 필터를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 스트립라인 필터를 도시한 도면.
도 5는 도 4에 따른 필터의 등가 회로도.
도 6은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 스트립라인 필터를 도시한 도면.
도 7은 도 6에 따른 필터의 등가 회로도.
도 8은 스트립라인이 한 평면 내에 배치되어 있는 스트립라인 필터.
도 9는 스트립라인이 한 평면 내에 배치되어 있는 스트립라인 필터의 제 2 실시예.
도 10은 본 발명에 따른 수신기.
본 발명의 목적은 상기 전달 함수를 변화시키는 다른 방법을 가지는 서두에 따른 스트립라인 필터를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명에 따른 스트립라인 필터는 상기 제 1 스트립라인 공진기와 제 2 스트립라인 공진기 사이의 거리가 상기 스트립라인 공진기의 길이를 따라서 변하는 것을 특징으로 한다.
상기 스트립라인 공진기의 길이를 따라서 상기 스트립라인 공진기들 사이의 거리를 변화시키므로서, 상기 스트립라인 공진기 사이의 결합 타입을 선택하는 것이 가능하게 된다. 상기 결합은 유도성, 용량성 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 만약 상기 스트립라인 공진기들 사이의 거리가 상기 스트립라인 공진기의 전류가 최대값을 가지는 위치에 대하여 최소값을 가지면, 상기 결합은 실질적으로 유도성이다. 만약 상기 스트립라인 공진기들 사이의 거리가 상기 스트립라인 공진기의 전압이 최대값을 가지는 위치에 대하여 최소값을 가지면, 상기 결합은 실질적으로 용량성이다.
미합중국 특허 제 3,528,038호는 상기 스트립라인의 길이를 따라서 변하는 거리를 가지는 두 개의 결합된 스트립라인을 개시한다. 상기 미합중국 특허는 광대역 지향성 결합기에 관한 것이다. 상기 변화 거리는 상기 지향성 결합기의 대역폭을 증가시키는데 응용된다. 필터에 사용하기 위한 거리가 변하는 스트립 공진기의 사용은 상기 US 특허에 개시되지 않았을 뿐만 아니라 암시되어 있지도 않았다.
본 발명의 일실시예는 상기 스트립라인 공진기들 사이의 거리가 상기 스트립라인 공진기의 제 1 말단에서 최소값을 가지는 것을 특징으로 한다.
만약 상기 스트립라인 공진기들 사이의 거리가 상기 스트립라인 공진기의 제 1 말단에서 최소값을 가지면, 실질적으로 유도성이거나 용량성 결합을 쉽게 얻을 수 있다. 만약, 상기 스트립라인 공진기가 제 1 말단에서 단락되면, 상기 제 1 말단 근방에서 전류는 최대값을 가지고 전압은 최소값을 가진다. 상기 스트립라인 사이의 결합은 이제 실질적으로 유도성이다. 만약 상기 스트립라인 공진기가 상기 제 1 말단에서 개방(또는 용량적으로 부하가 걸리면)되면, 상기 스트립라인 공진기의 제 1 말단에서 전류는 최소값을 가지고 전압은 최대값을 가진다. 상기 결합은 이제 실질적으로 용량성이다.
본 발명의 다른 실시예는 제 1 스트립라인 공진기와 제 2 스트립라인 공진기 사이의 거리가 상기 스트립라인 공진기의 길이를 따라서 점차적으로 변하는 것을 특징으로 한다.
실험에 의하면, 상기 스트립라인 공진기 사이의 거리를 점차로 변화시켜 한 타입의 결합(유도성 또는 용량성)을 최대화할 수 있고 다른 타입의 결합(용량성 또는 유도성)을 최소화할 수 있다. 이렇게 함으로서, 삽입 손실을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 스트립라인 공진기가 거의 평행한 두 개의 판에 위치되는 것을 특징으로 한다. 두 개의 평판내에 상기 스트립라인을 위치시켜 넓은 면을 통하여 상기 스트립라인을 결합함으로서, 삽입 손실은 상기 스트립라인이 한 개의 판에 위치되는 경우보다 더 낮아진다.
본 발명의 또 다른 실시예는 상기 스트립라인 공진기가 다중층 유전체내에 수용되는 것을 특징으로 한다.
다중층 유전체내에 상기 스트립라인을 삽입함으로서, 상기 필터의 크기는 상당히 감소될 수 있다. 유전체 재료로는 바륨 옥사이드, 칼슘 옥사이드 등과 같은 세라믹 또는 그 혼합물이 적절하다.
도 1에 따른 스트립라인 필터는 제 1 스트립라인 공진기(2)와 제 2 스트립라인 공진기(3)가 결합되어 있는 유전체 본체를 포함한다. 상기 스트립라인 공진기(2 및 3)는 도 2에 도시된 것과 같이 평행한 평면내에 위치된다. 상기 공진기(2 및 3) 사이의 거리는 제 1 말단(6 및 9)에서 최소값을 가지고 상기 공진기의 중간에서 중간값을 가지며 제 2 말단(4 및 5)에서 최소값을 가지는 식으로 이들의 길이를 따라서 변화한다. 상기 스트립라인 공진기는 커패시터 판(7 및 8)에 의해 제 1 말단(6 및 9)에서 용량성 부하가 걸린다. 상기 스트립라인 공진기는 제 2 말단에서 단락된다. 상기 스트립라인 공진기의 길이는 예를 들면, λ/8이다. 상기 용량성 부하는 λ/4인 공진기의 동작을 얻도록 선택된다.
상기 스트립라인 공진기와 그라운드 간의 전압은 제 2 말단(4 및 5)에서 0이고 상기 제 1 말단(6 및 9)으로 갈수록 증가한다. 상기 스트립라인 공진기에서의 전류는 제 2 말단(4 및 5)에서 최대값을 가지며 제 1 말단(6 및 9)으로 갈수록 감소한다. 상기 스트립라인 공진기(2 및 3) 사이의 최소 거리와 제 1 말단(6 및 9)에서의 최대 전압 때문에 상기 두 스트립라인 공진기 사이의 결합은 대부분 용량성이다. 상기 공진기의 중간 영역에 대하여서도 용량성 결합이 존재한다.
도 3에 따른 필터는 두 개의 스트립라인 공진기(11 및 12)를 포함한다. 이제 제 1 말단(13 및 14)가 단락되고, 제 2 말단(15 및 16)이 커패시터 판(15 및 16)에 의해 용량성 부하가 걸린다. 스트립라인 공진기(11 및 12) 내의 전류는 제 1 말단에서 최대값을 가지기 때문에, 상기 스트립라인 공진기(11 및 12) 사이의 결합은 실질적으로 유도성이고, 이것은 도 1에 따른 스트립라인 필터와 대조적이다.
도 4에 따른 스트립라인 필터(20)는 도 3에 따른 스트립라인 필터(10)와 유사하지만, 도 4에 따른 필터에서 스트립라인(22 및 24) 사이의 거리는 도 3에 따른 필터에서처럼 계단식으로 변하지 않고 점차적으로 변한다. 상기 점차적인 거리의 변화는 도 3에 따른 필터의 중간 영역이 없기 때문에, 용량성 결합을 감소시킨다.
도 5는 도 4에 따른 필터에 대응하는 등가 회로도를 도시한다. 인덕터(30)와 커패시터(31)를 포함하는 병렬 공진 회로는 커패시터 판(29)에 의해 부하가 걸린 스트립라인(22)에 대응한다. 인덕터(34)와 커패시터(33)를 포함하는 병렬 공진 회로는 커패시터 판(21)에 의해 부하가 걸린 스트립라인(24)에 대응한다. 상기 스트립라인(22 및 24)의 유도성 결합은 인덕터(32)에 의해 설계된다.
만약 상기 스트립라인(22 및 24)이 동일한 주파수로 동조되면, 도 4 및 도 5에 따른 필터는 상기 스트립라인(22 및 24)이 동조되는 공진 주파수에 대하여 최소 감쇄를 보여준다. 상기 스트립라인의 공진 주파수보다 더 높은 어떤 주파수에 대하여, 상기 필터는 인덕터(32), 인덕터(34) 및 커패시터(33)로 형성된 직렬 공진 회로 때문에 노치를 나타낼 것이다.
도 6에 따른 스트립라인 필터는 제 2 말단(46 및 41)에서 단락되는 스트립라인(42 및 44)을 구비한다. 상기 스트립라인 공진기(42 및 44)는 커패시터 판(49)에 의해 용량성 부하가 걸린다. 상기 공진기(42 및 44) 사이의 결합은 제 1 말단에서 상기 스트립라인 공진기 사이의 최소 거리에 기인하여 실질적으로 용량성이다. 상기 스트립라인 필터(40)의 입력(45)과 출력(43)은 상기 스트립라인(42 및 44) 상의 갈바니 탭에 의해 상기 스트립라인 공진기에 결합된다.
도 7은 도 6에 따른 상기 스트립라인 필터(40)의 등가 회로도를 나타낸다. 인덕터(50)와 커패시터(52)는 상기 스트립라인 공진기(44)에 대응한다. 상기 입력(45)은 인덕터(50) 상의 탭에 대응한다. 상기 인덕터(54)와 커패시터(53)는 상기 스트립라인 공진기(42)에 대응한다. 상기 커패시터(52)는 상기 스트립라인 공진기(42 및 44) 사이의 용량 결합에 대응한다. 도 7에 대응하는 필터는 상기 스트립라인의 공진 주파수에 대한 최대 전달 함수를 나타내고, 상기 스트립라인 공진기(42 및 44)의 공진 주파수 이하의 주파수에 대하여 노치를 보여준다.
도 8은 도 6에 대응하는 스트립라인 필터의 변형을 나타낸다. 도 8에 따른 스트립라인 필터에서, 스트립라인(56 및 57)은 하나의 단일 평면에 위치된다. 도 9는 도 4에 따른 필터의 변형을 나타낸다. 도 9에 따른 필터에서, 스트립라인(63 및 64)은 하나의 단일 평면에 위치된다.
도 10에서, 안테나(102)는 송수신기(104)의 입력/출력에 접속된다. 상기 송수신기(104)의 입력/출력은 송신기 스위치(110)에 접속된다. 상기 송신기 스위치(110)의 출력은 수신기(106)의 입력에 연결된다.
상기 수신기(106)의 입력은 본 발명의 착상에 따른 대역 필터(112)의 입력에 연결된다. 상기 대역 필터(112)의 출력은 증폭기(114)의 입력에 연결된다. 상기 증폭기(114)의 출력은 대역 필터(116)의 입력에 연결되고 상기 필터(116)의 출력은 이 경우에는 제 1 혼합기(118)로 형성된 주파수 변환 수단의 제 1 입력에 연결된다. 제 1 발진기(120)의 출력은 제 1 혼합기(118)의 제 2 입력에 연결된다. 상기 제 1 혼합기(118)의 출력은 증폭기(122)의 입력에 연결된다. 상기 증폭기(122)의 출력은 SAW 필터(124)(Surface Acoustic Wave)의 입력에 연결된다. 상기 SAW 필터(124)의 출력은 제 2 혼합기(126)의 제 1 입력에 연결된다. 제 2 발진기(128)의 출력은 제 2 혼합기(126)의 제 2 입력에 연결된다. 상기 제 2 혼합기(126)의 출력은 필터/복조기(130)의 입력에 연결된다. 상기 필터/복조기(130)의 출력은 또한 수신기(106)의 출력을 형성한다. 송신되는 신호는 송신기(108)에 공급되고, 그 출력은 송수신기 스위치(110)의 입력에 연결된다.
도 10에 도시된 송수신기(104)는 송신기 및 수신기가 동시에 필히 스위치온될 필요가 없는 이중 전송 시스템에 사용되도록 장치된다. 상기 전송 시스템의 예로는 GSM, PCN 및 DECT가 있다. 이들의 이점은 송수신기(104)가 송신기 및 수신기가 동시에 동작할 수 있는 완전한 이중 동작을 하도록 장치된 송수신기보다 상당히 더 단순화될 수 있다는 것이다. 후자의 송수신기는 송신기의 출력 신호가 수신기의 입력에서 끝나는 것을 회피하기 위하여 복잡한 이중 필터를 요한다.
만약 상기 송수신기 스위치(110)가 수신 모드에 있다면, 수신된 신호는 대역 필터(112)로 전달된다. DECT에 대하여, 상기 대역 필터는 1890MHz의 중심 주파수와 150MHz의 대역폭을 가진다. 상기 대역 필터(112)의 출력 신호는 증폭기(114)에 의해 증폭되고 그 다음에 대역 필터(112)와 동일한 대역 필터(116)에 공급된다.
대역 필터(116)의 출력 신호는 혼합기(118)에서 제 1 발진기(120)로부터 나온 신호와 혼합되는데, 상기 신호는 1771 내지 1787MHz 범위의 주파수를 가진다. 상기 혼합기(118)의 출력 신호는 증폭기(122)에 의해 증폭되고 상기 SAW 필터(124)는 상기 증폭기(122)의 출력 신호로부터 110.592MHz의 중심 주파수를 가지는 성분을 선택한다.
상기 출력 신호는 제 2 혼합기(126)에서 제 2 발진기(128)로부터 나오는 100MHz의 주파수를 가지는 신호와 혼합된다. 그 다음에 상기 혼합기(126)의 출력은 10.592MHz의 중심 주파수를 가지는 신호를 전달하고 그 다음에 상기 신호는 상기 필터/복조기(130)에 의해 여파되고 복조된다.
상기 전송되는 신호는 송신기(108)에서 반송파로 변조되고 상기 반송파는 DECT의 경우에 수신된 신호의 주파수와 동일한 주파수를 가진다. 상기 송신기(108)의 출력 신호는 상기 송수신기 스위치(110)를 통하여 안테나(102)로 운반된다.
도 10의 필터(112, 116)는 멀티 코팅 기술로 구현된다. 상기 필터는 소결되어 적층된 박(foil)으로 이루어지며, 이때 상기 박은 적절한 위치에 스트립라인 공진기 등을 형성하기 위해 제공된 팔라듐 트랙을 가진다. 상기 소결 공정은 단축 압력하에서 양호하게 수행되며, 따라서 상기 박의 평면에서 필터의 크기는 소결 공정 동안 변하지 않는다. 상기 박은 세라믹 재료의 분말과 유기 결합제의 혼합으로 형성된다. 상기 기술은 미합중국 특허 제 4,612,689호에 보다 상세히 기술되어 있다. 다른 한편으로는, 상기 스트립라인 공진기가 단일 금속층 대신에 얇은 세라믹층에 의해 분리된 두 개의 금속층으로 이루어질 수도 있다. 이렇게 하면 상기 대역에서 필터의 감쇄가 감소된다.

Claims (10)

  1. 적어도 제 2 스트립라인 공진기에 결합되는 제 1 스트립라인 공진기를 포함하는 스트립라인 필터에 있어서,
    제 1 스트립라인 공진기와 제 2 스트립라인 공진기 사이의 거리가 상기 스트립라인 공진기의 길이를 따라서 변하는 것을 특징으로 하는 스트립라인 필터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스트립라인 공진기 사이의 거리는 상기 스트립라인 공진기의 제 1 말단에서 최소값을 가지는 것을 특징으로 하는 스트립라인 필터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 스트립라인 공진기와 제 2 스트립라인 공진기 사이의 거리는 상기 스트립라인 공진기의 길이를 따라서 점차적으로 변하는 것을 특징으로 하는 스트립라인 필터.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트립라인 공진기의 제 1 말단은 용량성 부하가 걸리는 것을 특징으로 하는 스트립라인 필터.
  5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트립라인 공진기의 제 1 말단은 실질적으로 단락되는 것을 특징으로 하는 스트립라인 필터.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트립라인 공진기는 거의 평행한 두 개의 판에 위치되는 것을 특징으로 하는 스트립라인 필터.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 스트립라인 공진기는 다중층 유전체에 수용되는 것을 특징으로 하는 스트립라인 필터.
  8. 하나의 입력이 적어도 두 개의 서로 전자기적으로 결합된 스트립라인 공진기를 포함하는 필터에 연결되는 고주파수 신호 수신기로서, 상기 필터는 고주파수 신호를 더 낮은 중심 주파수를 가지는 신호로 변환시키는 주파수 변환기에 결합되는 고주파수 신호 수신기에 있어서,
    상기 제 1 스트립라인 공진기와 제 2 스트립라인 공진기 사이의 거리는 상기 스트립라인 공진기의 길이를 따라서 변하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 스트립라인 공진기 사이의 거리는 상기 스트립라인 공진기의 제 1 말단에서 최소값을 가지는 것을 특징으로 하는 수신기.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 제 1 스트립라인 공진기와 제 2 스트립라인 공진기 사이의 거리는 상기 스트립라인 공진기의 길이를 따라서 점차적으로 변하는 것을 특징으로 하는 수신기.
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